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Mar 20, 2023

Riscaldamento ed essiccazione a radiofrequenza: l'onda del futuro

Timothy D. Clark, president & CEO, Radio Frequency Company, Inc. | Jan 04, 2023

Timothy D. Clark, presidente e CEO, Radio Frequency Company, Inc. | 04 gennaio 2023

I sistemi di riscaldamento ed essiccazione a radiofrequenza (RF) utilizzano l'energia elettromagnetica per riscaldare ed asciugare rapidamente molti tipi di materiali sfusi, nonché prodotti finiti con velocità ed efficienza eccellenti. In generale, richiedono solo una frazione della superficie rispetto alle tecnologie di riscaldamento convenzionali, non producono gas serra, non richiedono temperature di processo elevate e forniscono un eccellente controllo del contenuto di umidità finale e dell’uniformità.

Oggi molti produttori stanno adattando nuovi sistemi RF in linea con le tecnologie tradizionali esistenti per aumentare la produttività o risolvere problemi critici di controllo dell’umidità. Questo approccio ibrido ha mostrato un ROI convincente, aumentando allo stesso tempo l’efficienza energetica e la qualità del prodotto finale.

Prima di fornire un'analisi delle apparecchiature disponibili e delle applicazioni di essiccazione, esaminiamo innanzitutto cos'è l'energia elettromagnetica. Di seguito è riportato lo spettro dell'energia elettromagnetica con la luce visibile verso il centro. A sinistra abbiamo frequenze crescenti e livelli di energia più elevati verso i raggi X e i raggi gamma, che sono entrambe forme di radiazioni “ionizzanti”. Spesso indicato come "irradiazione". A destra abbiamo frequenze decrescenti ed energia decrescente verso le microonde e, ancora più in basso, le onde radio. Sia le microonde che le RF sono forme di radiazione "non ionizzante" e non devono essere confuse con l'"irradiazione".

Spettro dell'energia elettromagnetica

La definizione di "radiazione ionizzante" del CDC è "una forma di energia che agisce rimuovendo elettroni da atomi e molecole". L'energia RF non divide gli atomi.

La struttura unica della molecola dell'acqua polare, H2O, è la base per la risposta termica dell'acqua quando sottoposta a un campo di energia RF alternato. Una molecola d'acqua è magneticamente polare perché esiste una distribuzione non uniforme degli elettroni tra gli atomi di ossigeno e idrogeno. In un sistema di riscaldamento a radiofrequenza, il generatore RF crea un campo elettrico alternato tra due elettrodi, sopra e sotto il trasportatore. Ciò fa sì che le molecole d'acqua ruotino per affrontare il polo opposto, proprio come una barra magnetica ruoterebbe in un campo magnetico oscillante. La rotazione costante provoca il rapido sviluppo di attrito e calore.

Molecola d'acqua polare

Nel processo decisionale se impiegare questa tecnologia in un processo di essiccazione, alcune delle caratteristiche di processo più importanti del riscaldamento e dell'essiccazione RF sono le seguenti:

Controllo preciso e uniforme dell'umidità. La radiofrequenza è unica in quanto riscalda preferibilmente un prodotto in cui il contenuto di umidità è massimo. Molti processi di essiccazione sono prolungati dall'incapacità del calore convenzionale di penetrare all'interno di un materiale, il che prolunga notevolmente il tempo di asciugatura affinché le ultime percentuali di umidità vengano essiccate o indurite. Nei prodotti con distribuzione uniforme dell'umidità, il riscaldamento è volumetrico ed istantaneo.

Basse temperature di essiccazione. Nella maggior parte delle applicazioni la temperatura è limitata al punto di ebollizione dell'acqua. Questo tipo di essiccazione viene talvolta definito essiccazione in situ poiché l'acqua lascia il materiale sotto forma di gas anziché per azione capillare dovuta al riscaldamento superficiale. Poiché l'essiccazione avviene in situ, i solidi presenti in molti rivestimenti e leganti acquosi rimangono distribuiti uniformemente nei materiali anziché migrare in superficie formando una crosta.

Filtri antiparticolato diesel ceramici estrusi e substrati del convertitore catalitico

Retrazione uniforme. Molti prodotti, come la ceramica, si restringono mentre si asciugano e, se l'esterno si asciuga prima dell'interno, le screpolature superficiali possono rappresentare un grave problema di qualità. Proprio per questo motivo i substrati dei convertitori catalitici automobilistici vengono essiccati con RF. Il riscaldamento e l'essiccazione volumetrica fanno sì che il restringimento sia uniforme ed elimini le fessurazioni superficiali.

Sistema di essiccazione RF da 420kW per filtri antiparticolato diesel